Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Badanie procesu redukcji O 2 i H 2 O 2 na elektrodzie modyfikowanej WO 3 Otrzymana warstwa tlenków wolframu wykazywała aktywność wobec reakcji redukcji.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Badanie procesu redukcji O 2 i H 2 O 2 na elektrodzie modyfikowanej WO 3 Otrzymana warstwa tlenków wolframu wykazywała aktywność wobec reakcji redukcji."— Zapis prezentacji:

1 Badanie procesu redukcji O 2 i H 2 O 2 na elektrodzie modyfikowanej WO 3 Otrzymana warstwa tlenków wolframu wykazywała aktywność wobec reakcji redukcji H 2 O 2 w roztworze 2 mol/dm 3 H 2 SO 4. Zarejestrowałam krzywe woltamperometryczne na elektrodzie z WO 3 w roztworze samego tlenu oraz tlenu z nadtlenkiem wodoru. Badania aktywności tej warstwy w elektrolicie zawierającym O 2 a także H 2 O 2 wykazują selektywną aktywność w kierunku redukcji H 2 O 2. Rys.7 Wpływ WO 3 na redukcję O 2 i H 2 O 2 w roztworach elektrolitu podstawowego (2 mol/dm3 H2SO4): linia czarna- roztwór nasycony argonem, linia złota- roztwór nasycony.O 2, linia niebieska - 15 mmol/dm 3 H 2 O 2 w roztworze nasyconym O 2, linia fioletowa- 15 mmol/dm 3 H 2 O 2 w roztworze elektrolitu podstawowego. Wytwarzanie i badanie warstwy tlenku wolframu domieszkowanego platyną (WO 3 /Pt) Warstwę WO 3 domieszkowałam Pt poprzez elektroosadzanie WO 3 z roztworu zawierającego jony PtCl 6 2- o różnych stężeniach. Warstwę WO 3 zmodyfikowałam niewielkimi ilościami platyny (stężenie powierzchniowe poniżej 5 µg/cm 3 ) w celu określenia wpływu Pt na proces elektroredukcji O 2 i H 2 O 2. Celem tego eksperymentu było określenie czy Pt w matrycy WO 3 wykazuję większą aktywność w reakcji elektroredukcji H 2 O 2 niż suma aktywności składników (Pt i WO 3 - efekt synergistyczny). Rys.8. Charakterystyka woltamperometryczna warstw WO 3 w elektrolicie podstawowym z różnymi dodatkami H 2 PtCl 6.. Z powyższego rysunku wynika, że niewielki dodatek PtCl 6 2- podczas elektroosadzania warstwy WO 3 powoduje zmianę kształtu rejestrowanych zależności, co świadczy o wbudowaniu się Pt w matrycę WO3. Dodatkowo, gdy ilość Pt jest wystarczająca można obserwować wydzielanie gazowego wodoru (krzywa zielona), który może spowodować uszkodzenie warstwy. W celu zbadania efektu synergistycznego przeprowadzałam eksperyment woltamperometryczny w roztworze nadtlenku wodoru, którego rezultat przedstawiony jest poniżej: i Rys.9. Krzywe woltamperometryczne redukcji nadtlenku wodoru na elektrodzie WO 3 /Pt w elektrolicie podstawowym. Z powyższego rysunku można wnioskować, że efekt synergiczny dla badanego układu jest nieznaczny i wymaga dalszych badań, np. z zastosowaniem nanocząstek platyny. Uzyskanie i charakterystyka warstwy WO 3 W mojej pracy elektroosadzałam warstwy WO 3 na elektrodzie z węgla szklistego z roztworu modyfikującego (36 cm 3 2,2 mol/dm 3 H 2 SO 4 oraz 4 cm 3 0,2 mol/dm 3 Na 2 WO 3 2H 2 O ). Warstwę osadzałam z wykorzystaniem woltamperometrii cyklicznej w zakresie potencjałów + 0,8 V do –0,4 V przy szybkości przemiatania potencjałem roztworu v=50 mv/s. Rys.4. Krzywe woltamperometryczne (40 cykli) narastania warstwy tlenku wolframu. Jak widać na powyższym rysunku z każdym kolejnym cyklem zwiększają się prądy utlenienia i redukcji tlenków wolframu, co świadczy o stopniowym narastaniu warstwy na powierzchni elektrody z węgla szklistego. Następnie osadzoną warstwę zbadałam w elektrolicie podstawowym (2 mol/dm 3 H 2 SO 4 ). Rys.5. Charakterystyka WO 3 zarejestrowana w elektrolicie podstawowym (2 mol/dm 3 H 2 SO 4, v=10 mV/s). W celu zademonstrowania powtarzalności procesu przedstawiono dwie krzywe woltamperometryczne (A, B) uzyskane w dwóch niezależnych eksperymentach. Zastosowana metoda gwarantuje powtarzalność otrzymanych warstw elektrodowych, co udowodniłam poprzez wielokrotne powtórzenie osadzania, uzyskując zbliżone wyniki. W celu sprawdzenia trwałości układu przed i po eksperymencie elektroredukcji O 2 i H 2 O 2 zbadałam charakterystykę woltamperometryczną w elektrolicie podstawowym na warstwie po elektroredukcji O 2 i H 2 O 2. Rys.6. Porównanie woltamogramów dla warstwy WO 3 przed i po wykorzystaniem w eksperymencie elektrokatalitycznej redukcji O 2 i H 2 O 2. Eksperyment ten wykazuje że uzyskana warstwa po pewnym czasie ulega częściowej degradacji, w związku z czym warstwa WO 3 była osadzana od nowa przed każdym eksperymentem. Pracownia Elektroanalizy Chemicznej Wykorzystanie tlenków metali jako nośników reaktywnych wobec elektroredukcji nadtlenku wodoru Marzena Krzywda Promotor: dr Cezary Gumiński Opiekunowie: dr Adam Lewera prof. dr hab. Paweł Kulesza Celem mojej pracy magisterskiej było osadzenie w sposób elektrochemiczny warstwy WO 3 na elektrodzie z węgla szklistego, a następnie zbadanie aktywności elektrochemicznej tej warstwy w roztworach zawierających tlen i/lub nadtlenek wodoru. W kolejnym etapie otrzymaną warstwę WO 3 zmodyfikowano dodatkiem różnych ilości Pt poprzez redukcję roztworu H 2 PtCl 6. Układ ten zbadano w analogiczny sposób, by określić wpływ niewielkich ilości platyny na zaobserwowaną aktywność katalityczną wymienionej substancji. Tlenek wolframu (VI) to tlenek w którym wolfram występuje na najtrwalszym stopniu utlenienia. Ten związek to tani materiał wykazujący właściwości elektrokatalityczne dla reakcji redukcji H 2 O 2. Nadtlenek wodoru (H 2 O 2 ) powstaje między innymi jako niepożądany produkt przejściowy podczas reakcji redukcji tlenu do wody na katodzie platynowej (Pt). Obecność nadtlenku wodoru na katodzie ogniwa paliwowego z membraną polimerową przyczynia się do degradacji membrany i w rezultacie zmniejszenia trwałości takiego ogniwa. Reakcją zachodzącą na katodzie ogniwa paliwowego jest zwykle elektrokatalityczna redukcja tlenu na Pt, której ogólny mechanizm składa się z dwóch etapów: najpierw następuje adsorpcja cząsteczki tlenu, która ulega dwuelektronowej redukcji do nadtlenku wodoru. W drugim etapie H 2 O 2 redukuje się do H 2 O (w środowisku kwaśnym) albo do OH - (w środowisku obojętnym). Rys.1 Schemat ogniwa paliwowego wodorowo tlenowego z membraną polimerową. Mechanizm elektrokatalitycznej redukcji tlenu w ogniwie paliwowym w środowisku kwaśnym można przedstawić w następujący sposób: Adsorpcja O 2 na Pt: O 2 (O 2 )Pt Wolna reakcja przeniesienia elektronu decydująca o szybkości procesu: (O 2 )Pt + e - (O 2 - )Pt Szybkie przyłączenie protonu i elektronu: (O 2 - )Pt + H + (HO 2 )Pt (HO 2 )Pt + e - (HO 2 )Pt Powtórne przyłączenie protonu (HO 2- )Pt + H + (H 2 O 2 )Pt Powstała molekuła może ulec desorpcji albo ulec dalszym reakcjom prowadzącym do powstania H 2 O: (H 2 O 2 )Pt + 2H + + 2e - 2H 2 O Jednym z produktów przejściowych redukcji jest wspomniany H 2 O 2, który uszkadza membranę w ogniwie paliwowym, w związku z czym niezbędne jest wytworzenie efektywnych układów katalizujących reakcję redukcji nadtlenku wodoru. Jednym z takich układów jest tlenek wolframu(VI), który został więc użyty jako matryca do produkcji układów reaktywnych względem redukcji nadtlenku wodoru. Rys.2. Struktura tlenku wolframu (VI). Rys.3. Stechiometria ośmiościanów WO 3 połączonych narożami i krawędziami. Elektrody zmodyfikowane niestechiometrycznymi tlenkami wolframu (WO 3nH 2 O) o przybliżonym stopniu hydratacji 1,8 umożliwiają generowanie w procesie redukcji dwóch rodzajów centrów aktywnych: niestechiometrycznych wodorowych brązów wolframowych (H x WO 3, 0


Pobierz ppt "Badanie procesu redukcji O 2 i H 2 O 2 na elektrodzie modyfikowanej WO 3 Otrzymana warstwa tlenków wolframu wykazywała aktywność wobec reakcji redukcji."

Podobne prezentacje


Reklamy Google